Estimation of the added value of using rainfall–runoff transformation and statistical models for seasonal streamflow forecasting

Two methods for generating streamflow forecasts in a Sahelian watershed, the Sirba basin, were compared. The direct method used a linear relationship to relate sea-surface temperature to annual streamflow, and then disaggregated on a monthly time scale. The indirect method used a linear relationship to generate annual precipitation forecasts, a temporal disaggregation to generate daily precipitation and the SWAT (Soil and Water Assessment Tool) model to generate monthly streamflow. The accuracy of the forecasts was assessed using the coefficient of determination, the Nash-Sutcliffe coefficient and the Hit score, and their economic value was evaluated using the cost/loss ratio method. The results revealed that the indirect method was slightly more effective than the direct method. However, the direct method achieved higher economic value in the majority of cost/loss situations, allowed for predictions with longer lead times and required less information.     

基于DEM的大别-皖南山区平均洪峰滞时定量分析

以皖南山区及大别山区27个中小流域为研究对象,基于数字高程模型DEM提取流域地貌信息,并计算流域平均洪峰滞时.通过建立多元线性回归及通径分析数学模型,探讨地貌因子对流域洪水响应过程的影响.结果表明:在流域系统水平,形状系数、圆度比、流域相对高差、河道分支频率以及森林覆盖率是影响流域平均洪峰滞时的主要指标,其中流域相对高差是相关系数最高的解释变量;各地貌因子间相互作用复杂,其多元线性回归模型对平均洪峰滞时的方差解释量为73.4%,其通径分析模型分别从直接作用及间接作用角度进一步合理阐述各变量对流域平均洪峰滞时的影响.本文可为皖南山区无资料地区分析洪水响应过程提供重要参考,对防洪减灾有显著意义.     

基于地形地貌资料的Nash单位线参数规律研究

为了将Nash单位线应用在无资料地区,基于DEM研究Nash单位线的参数规律.以皖南山区若干中小流域为试验流域,率定Nash单位线参数;利用Arc GIS 10.1提取的地形地貌因子和地表覆盖类型对Nash单位线参数进行回归分析和通径分析,建立基于DEM的Nash单位线参数推求公式,并进行检验.回归分析结果表明该推求公式回归效果显著,具有统计学意义;通径分析结果表明面积坡度是最根本的解释变量,对Nash单位线参数起决定作用.基于DEM的Nash单位线参数推求公式不依赖于实测资料,可在无资料山区流域推广应用.     

Performance comparison of multiple and single surrogate models for pumping optimization of coastal aquifers

Single and multiple surrogate models were compared for single-objective pumping optimization problems of a hypothetical and a real-world coastal aquifer. Different instances of radial basis functions and kriging surrogates were utilized to reduce the computational cost of direct optimization with variable density and salt transport models. An adaptive surrogate update scheme was embedded in the operations of an evolutionary algorithm to efficiently control the feasibility of optimal solutions in pumping optimization problems with multiple constraints. For a set of independent optimization runs, results showed that multiple surrogates, either by selecting the best or by using ensembles, did not necessarily outperform the single surrogate approach. Nevertheless, the ensemble with optimal weights produced slightly better results than selecting only the best surrogates or applying a simple averaging approach. For all cases, the computational cost, by using single or multiple surrogate models, was reduced by up to 90% of the direct optimization.     

影响2018年盛夏热带气旋群发的多尺度环流特征

以2018年盛夏一次典型的热带气旋群发(Multiple Tropical Cyclogenesis,MTC)事件为例,分析了多尺度环流(包括大尺度环流、季节内振荡及热带波动等)对MTC的影响,并探讨了MTC群发期和间歇期整层大气垂直扰动场的差异。结果表明:1)2018年盛夏西北太平洋经历了一次持续时间长达16 d有8个TC相继生成的MTC群发期和紧接着长达19 d仅1个TC生成的MTC间歇期;2)MTC群发期越赤道气流增强,季风槽加强东伸,南海和西北太平洋上空低层辐合高层辐散的环流配置有利于TC生成;3)夏季东亚-西北太平洋季节内振荡北传对MTC次季节变化具有显著的调制作用,MTC群发期(间歇期)南海和西北太平洋正好处于一次较强的季节内振荡(Intraeasonal Oscillation,ISO)北传湿(干)位相上;4)群发期内8个TC的生成皆与热带波动有关,其中5个同时受两种热带波动的影响,热带波动通过改变局地热动力状况为TC生成提供触发条件;5)多尺度环流的共同影响最终导致MTC群发期和间歇期在温压扰动场配置、垂直运动扰动和比湿扰动的垂直结构特征上表现出显著的差异,扰动分析法的应用为MTC生成的延伸期预报提供了一个新的思路。     

地圈动力学的THMCB多元关联过程及其分析

地圈中广泛发育的动力学过程属于多元关联过程,它们是在岩土圈与水圈、大气圈、生物圈相互作用中进行的。它们的活动可以概括为热力学、流体力学、固体力学、化学和生物学等基本物质运动的作用及系统的演化。由于它们之间有着互动影响和制约,以及由此引发的能量的转换和参数的变异,因而密切相关。本文建议确立THMCB多元关联过程的概念,开展多元关联过程的研究和分析,以期对地圈动力学过程进行系统有效的综合评价和预测。     

非线性弹性地基上圆形薄板三次超谐共振

本文研究非线性地基上圆形薄板受简谐激励的次谐波共振问题。按照弹性力学理论建立非线性地基上圆形薄板受简谐激励的动力学方程。利用Galerk in方法将其转化为非线性振动方程。应用非线性振动的多尺度法求得系统满足3次超谐共振条件的一次近似解,并进行数值计算。分析阻尼、地基系数、调谐值、激励等参数对共振响应曲线的影响。     

Winkler地基梁在温度场中受简谐激励3次超谐共振分析

本文研究W inkler地基梁在温度场中受简谐激励作用的3次超谐共振问题,应用弹性理论和Galerk in方法建立W inkler地基梁在温度场中受简谐激励作用的非线性动力方程,根据非线性振动的多尺度法求得系统满足3次超谐共振情况的一次近似解,分析了温度、阻尼、激励幅值、地基刚度等参数对系统的影响。     

油气分布门限理论的应用——以塔里木盆地为例

塔里木盆地是典型的叠合盆地,广泛发育复杂油气藏,无法用常规的理论方法对其进行预测。本次研究针对塔里木复杂油气藏,采用系统的油气分布门限控藏分析发现,复杂油气藏分布主要受烃源灶、目的层沉积相、有效盖层、低势能区四大功能要素控制,距烃源岩越近,储层物性越好,盖层厚度越大的低势区对油气藏发育越有利。在对各单要素控油气藏分布临界条件分析的基础上,对各要素的控油气分布范围进行定量表征,并建立了功能要素组合控油气分布模式T—CDP_XS(T—主要成藏期;C—盖层;D—沉积相;P_X—低势能区;S—烃源灶)。运用T—CDP_MS(P_M—古隆起)对塔里木台盆区奥陶系四个成藏期背斜类油气藏的分布范围进行预测,对预测结果进行可靠性检验表明,分布门限理论和功能要素组合定量预测油气分布有很好的可行性,对叠合盆地复杂油气勘探有一定指导意义。     

基于PCA-DDA原理的砂土液化预测模型及应用

影响砂土液化的因素有很多,建立多指标的液化预测模型非常有必要。目前所有的多指标砂土液化预测模型,均默认选取的判别因子之间相互独立,不存在相关性,可能导致各判别因子之间存在信息叠加而发生误判。以唐山地震砂土液化的25个案例为样本,选取8个影响因素作为砂土液化预测的初始判别指标,首先采用主成分分析（PCA）对各判别指标进行分析,对存在相关性比较高的指标进行了降维处理。基于降维后的4个主成分换算得到新的样本数据,以18个案例为学习样本,建立主成分分析与距离判别分析（DDA）相结合的砂土液化预测模型。利用建立的预测模型对18个案例进行回判,结果全部正确。对其他7个案例的液化情况进行了预测,并与规范法、Seed方法、BP法、DDA法的判别结果进行分析比较,结果表明基于主成分分析与距离判别方法的砂土液化判别模型预测准确率为100%。将模型应用于工程实例,判别结果也与实际情况一致,表明该模型具有良好的预测功能,可在实际工程中应用。